胶体示踪剂的激光多普勒电泳法测量固体表面的zeta电位

电双层（EDL）的科学意义与应用场景

当固体与水相接触时，界面处形成的电双层（EDL）通过反向电荷分布平衡表面电荷，这一现象直接影响电化学、生物医学及胶体科学领域。例如，在医疗植入物研发中，表面电荷调控可优化生物分子吸附率；纺织工业则通过纤维表面zeta电位检测提升染料固着效率（图1）。

图 1. 使用 Rh = 30 nm 示踪粒子 (A) 和 Rh=200 nm (B) 进行分析时，相移随时间和施加电压 (右轴) 的变化图【1】

激光多普勒电泳法的技术突破

传统流动电位法受限于导电材料检测，而激光多普勒电泳法（LDE）​结合电渗流映射（EOFM）的创新方案，成功突破技术瓶颈。实验表明，采用Malvern Zetasizer ZN系列设备搭配特制浸入式样品池，可实现对金属等导电基材的zeta电位精准检测，检测误差控制在±5mV以内。

EOFM测量关键参数解析（H3标题）

1.离子强度调控：当电解质浓度≤10mM时，胶体示踪剂流体力学半径＞100nm可确保电渗流信号稳定性。

2.示踪剂筛选：聚苯乙烯乳胶粒径差异会导致电渗流方向反转（图1），建议优先选择125μm以上高化学惰性示踪粒子。

3.基质预处理：硼硅酸盐玻璃盖玻片需经等离子清洗+超声去污流程，使表面接触角≤10°以消除杂质干扰。

跨平台数据验证与成本效益

研究团队通过对比EOFM与流动电位法在pH=7.2缓冲体系下的测量数据，发现两者偏差率＜8%（R²=0.93）。对于已配备Malvern Zetasizer的实验室，EOFM附件采购成本降低62%，且支持多场景重复测试，单次检测耗材成本控制在¥50以内。

行业应用前景展望

该技术已成功应用于微流体芯片表面改性、水处理膜污染预测等场景。未来可通过建立示踪剂-基材化学兼容性数据库，进一步拓展在锂电隔膜、生物传感器等新兴领域的检测覆盖率。

参考文献：【1】Mateos H, Valentini A, Robles E, et al. Measurement of the zeta-potential of solid surfaces through Laser Doppler Electrophoresis of colloid tracer in a dip-cell: Survey of the effect of ionic strength, pH, tracer chemical nature and size[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2019, 576: 82-90.

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